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《美韩将在半导体、机器人和增材制造等方面加强合作》

  • 来源专题：先进材料
  • 编译者： 李丹
  • 发布时间：2023-05-19

  • 据美商务部4月27日消息，美国商务部长和韩国贸易、工业和能源部长召开部长级会议，达成以下合作：一是半导体方面，将就政府激励措施继续协商，在美“芯片法案”补贴背景下“尽量减少芯片制造商投资的不确定性”，为两国半导体生态系统的投资创造有利条件，共同努力增强全球半导体行业的供应链韧性，并密切关注潜在风险；二是出口管制方面，将在保护国家安全的同时，最大限度地减少对全球半导体供应链干扰，以及维持半导体行业的活力，并与其他盟友国家共同协调落实出口管制措施；三是机器人方面，将共同探索与新兴机器人技术相关的国际标准活动，以及推广和创新具有商业可行性的机器人技术；四是增材制造方面，将加强国际标准和认证等合作，共同探索与新兴增材制造技术相关的国际标准活动。此外，双方还将启动新的数字经济工作组，探索基于此前成立的“美韩供应链和商业对话（SCCD）工作组”，讨论有关关键矿物和金属材料等方面的合作。


    转自“全球技术地图”

  • 原文来源：https://www.commerce.gov/news/press-releases/2023/04/united-states-korea-supply-chain-and-commercial-dialogue-ministerial
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  • 《上游材料供应受限 半导体与OLED面板本土化制造优势或将丧失》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2018-06-29
    • 2018年6月25日，环球晶的新竹股东会议披露的内容详情，再次引起了中国国内半导体行业的重视。股东会上董事长徐秀兰表示，目前全球硅晶圆的主要产能集中在前5家，市占达95％以上，该5大厂目前都没有大幅扩产的动作，只有合理的去瓶颈措施，全球前5大厂产能至2019到2020年都已经被预订了。 环球晶为全球第三大半导体硅晶圆厂，徐秀兰认为，半导体硅晶圆供应仍短缺，环球晶的产能至明年止都满载，2020年的接单已满一半，市场供应相对紧张。环球晶去年的合并营收为新台币462亿元，年增151％，营业净利为新台币74亿元。今年5月营收为新台币47．79亿元，年增30．2％，创下历史次高，累计前5月营收为新台币232．72亿元，年增31．8％。 实际上，从上月下旬供应链传出的消息称，受智能语音音箱、无线充电底座等设备的出货增长过快，以及in－cell全面屏芯片需求增长，市场上8寸的硅晶圆材料出现较大的供货缺口，部分上游材料商已通知晶圆厂商将调高价格二到三成。 由于此次涨价幅度是前两年的二到三倍，加上年前又多收了各晶圆厂约一到二成的产能订金，8寸晶圆厂也表示一定要调高芯片出厂价格，涨价幅度将在原来的基础上调高10～15％左右。另外，由于上游8寸硅晶圆材料供应短缺，芯片的交期也将延迟25天到45天左右。 而相对来说，12寸的硅晶圆则由于新建晶圆厂的产能与硅晶圆材料新建产能，目前还没有明显的时间冲突，不管是材料供应和价格都相对要平缓一些。但随着中国国内的新建晶圆厂建设起来，这个平衡的局面或将还会打破。同时如何应对中国国内厂商的就近配套服务需求，也将成为行业需要解决的现实问题。 在推行了近四十年的改革开放政策之后，中国境内的经济快速发展，不但为全球带来一个庞大的消费市场，也为全球民生工业制造业积累了大量的生产线工人，同时也吸纳了全球的资本注入到中国市场，在消费类电子产业链下游的零组件加工和整机组装部分，复制出了全球最大的廉价产能出来。 特别是近十年来，随着中国民生制造业的产能继续向产业链中游的零组件上快速复制，也吸引着越来越多的全球资本，往中国市场上投放产业链上游元件厂商与材料产能，来满足中国境内市场上零组件产能爆发后的配套需要。 其作为现代制造业关键基础元件部分中的半导体芯片行业，一直以来是中国境内民生制造业的最大宗采购商品，近两年来也在继机身材料、线路板、显示屏成功本土化生产之后，成为第四大涌入中国境内的产能转移标的。 为了配合中国境内厂商的产能需求，包括台积电、联电、 Global Foundries 等在内的多家海外晶圆代工企业将在中国内地投放新的产线，一来避免老旧产线退役后的新工艺产能更替出现产能缺口，二来也可以充分利用中国内地的产业配套政策，低成本的实现与下游客户就近配套服务。 此外，中国内地本土投资的晶圆代工厂包括中芯国际、华力微电子等，也开始利用中国本土制造的低廉制造成本与本土服务优势，陆续承接来自全球市场范围内的订单，成为高速发展市场行情下新增产能的重要补充部分，在未来 2 年内也将有多条产线投产。 据行业统计，在 2017－2020 之间全球将新建约62 座晶圆厂，其中 26 座晶圆厂的生产产能设在了中国内地。 这种情况跟中国发展OLED显示面板的情况十分相似，有数据显示，全球正在运营和已经开建的OLED面板线约有27条，其中韩国有10条，中国台湾有1条，日本有2条，剩下的14条全在中国内地。 大量的晶圆厂在中国内地建设起来，肯定就会对未来十年内的中国民生制造业繁荣，起到很好的上游核心元件供给保障作用，同时也将带动中国内地与芯片相关的配套产业快速发展，全面引导中国的民生制造业技术进步与产业升级。 不过，半导体芯片行业在中国境内的发展状况也与OLED面板遇到的情况相似，除了量产技术受限于行业内少部分熟练员工与工程师之外，在上游的关键原材料方面，本土化配套能力很低，还需要全球的资本与技术进行充分合作，才能有效解决。 以OLED 材料领域为例，中国国内的OLED产能充分释放以后，中国国内将成为全球第二大的OLED面板生产基地，但在OLED 材料领域，OLED单体的终端材料生产和有机材料技术掌握在海外公司手中。目前 OLED 单体终端厂商主要是韩国、日本、德国和美国厂商，包括韩国三星 SDI、LG 化学、德山金 属、斗山、日本出光兴产、堡土谷化学、美国 UDC、德国默克等公司。而目前中国国内企业主要从事 OLED 中间体和单体粗品生产，中国国内 OLED 中间体、单体粗品的供应商主要包括万润股份、西安瑞联、濮阳惠成、北京阿格蕾雅、吉林奥来德等，其中万润股份、濮阳惠成、西安瑞联等都已实现规模量产并进入海外OLED 材料供应链，得到了OLED单体生产厂商的认可。 但在OLED单体生产领域，中国境内的材料企业限制新进企业的主要门槛是升华材料的专利，当前主流的有机材料技术大多被海外公司所有，且海外公司给这些技术进行了专利保护。也就是说中国境内的材料企业或OLED面板厂商，如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局，就需要与海外的这些OLED单体专利与量产技术持有公司，进行深度的合作，才能有效解决。 实际上半导体芯片在中国国内的发展，同样也遇到了与OLED类似的问题。有数据显示，目前中国国内的晶圆代工产能位居全球第二位， 2017 年市占率将近 15％，未来中国内地的新产能开始产出后，晶圆代工产能在全球占比还将快速提升。 事实上，除了上面提到新建的26座晶圆厂外，中国内地现在已有50 余条晶圆生产线，分布于北京、上海、天津、西安、厦门、 以及合肥等多个城市，仅管都是一些相对低端的产能，产出与效益也不如后期投建的8寸、12 寸晶圆厂高。未来随着中芯国际、华力微电子、台积电、联芯、晶合、万国 AOS、德科玛、 以及紫光等持续投入 12 寸晶圆厂生 产线开始量产，加上德科玛、中芯国际、士兰微、 以及 Silex 于 8 寸晶圆厂的产能扩充完成后，中国国内晶圆代工产能占全球的比重，肯定会在现有的基础上出现较大的增幅。 然而大量的晶圆厂在中国国内建设了起来，但作为半导体芯片的核心材料部分，中国国内不仅产业配套十分残缺，而且也遇到了同样的技术、设备来源、工艺专利和量产经验等困境。其中以晶圆制造中占比最大的基础材料硅片和硅基材料为例，其比重占半导体制造材料约为 36％。但高端材料与生产材料的制造设备来源，基本上都是海外企业供应。 硅片的生产过程非常复杂，从硅石到硅片需要经过提纯、熔铸、拉棒、切割、抛光、清洗等多道工序。 一般而言，硅片要经过硅石的三步提纯制备出纯度为 99．9999999％的半导体级硅，而且现在12寸先进制程的晶圆厂，要求的纯度早已突破小数点后11们的目标。 硅石提纯后，再通过熔铸、拉棒等工艺流程生产成适当直径的硅锭，最后被切割、抛光、清洗并通过质检环节后，才可完成的用于下游生产的薄硅片的制备。而这期间，不管是加工环境、加工设备，还是辅用材料等，都不能对硅石材料有任何的污染，影响硅的纯度。 目前全球的硅片和硅基材料，主要由日本信越化工、日本 SUMCO、台湾环球晶圆、德国 Siltronic、韩国 LG Silitron 五家提供，它们的总产能占到了全球的95％以上，可以毫不客户的说，除了这五家厂商外，其它生产厂商所生产的硅片和硅基材料，基本上都用在了晶圆厂的测试片生产上，基本上没有用于正常的芯片量产中。 实际上，中国国内在民生制造业产业链中、上游的相对落后，导致了中国材料产业起步较晚，且受到技术、 资金、以及人才的限制，中国国内材料产业总体表现出数量偏少、企业规模偏小、技术水平偏低、以及产业布局分散的特征。 所以说，中国国内这些新建的晶圆厂要健康发展起来，一个健康而充裕的上游材料配套产业链肯定不可或缺。中国国内发展半导体产业也与现在行业发展OLED面板一样，如果想要快速获得相关的量产技术与产能布局，就需要与海外的材料专利与量产技术持有公司，以及相关的量产设备与维护企业等进行深度的合作，通过引进资本、人才、技术及管理等方面，才能有效解决。 否则的话，可能中国国内的元器件产能是上来了，但最终的本土化成本与就近配套服务优势，很容易就被上游原材料的配套成本所倾蚀，不但难以实现全球优质产能配套服务的目标，甚至还将导致中国国内相关行业的全面亏损。 所以也只有在与海外企业这些充分的合作基础上，中国国内企业才有可能在取得了量产技术之后，并真正获得了一定的量产经验积累与行业技术沉淀，或许有机会解决好类似半导体芯片与OLED面板等新型先进器件的与材料的原始创新难题，真正的做到上游材料国产化目的完成全球先进产能的配套服务。
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  • 《利用机器学习提高成熟半导体制造产能》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：李衍
    • 发布时间：2022-11-04
    •     全球半导体行业在过去几年经历了强劲的增长期，伴随着新冠疫情对半导体需求的影响。半导体需求本来就很强劲，因为半导体在家用电器、汽车、消费电子产品等日常设备上的应用持续增加。新冠疫情进一步推高了需要半导体的产品的需求水平。尽管如此，疫情也导致全球半导体制造生态系统在恢复正常运营之前的几个月里缓慢发展。自那以后，该行业一直在努力追赶。     半导体行业历来是一个周期性行业，有好有坏，因此，该行业对产能过剩变得更加谨慎。随着疫情的蔓延，半导体需求以前所未有的速度猛增，当时没有（而且仍然没有）足够的能力制造足够的芯片来满足需求。许多晶圆厂和IDM（集成设备制造商）正在建设新的制造厂（fab），但这些工厂需要数年才能投入使用，所有现有的成熟fab都已经全天候运行。该行业需要寻找其他方法来在短期内增加产能。实现这一目标的一种方法是将机器学习（ML）应用于当前的制造过程。    在过去几年中，工业4.0一直是制造商关注的重点，各组织收集和存储了大量的制造和产品数据，以通过分析这些数据来提高产量和质量等关键性能指标（KPI）。ML是一种利用所有收集的工具和产品数据的优秀技术，而不需要额外的基础设施，这可能会降低采用速度或提高实施成本。     ML模型可以通过提供单个工艺步骤产生的关键测量的实时预测，对半导体代工厂或IDM非常有益。工艺工程师和技术人员花费大量时间监控工艺设备，以确保其正常运行，然后将一定比例的产品发送至物理计量工具，以验证工艺步骤结果。从历史上看，在每个工艺步骤中评估每个晶片是不现实的，因为计量工具的操作需要花费时间和金钱。制造厂还必须确信计量采样率能够识别制造过程中可能影响产品产量或质量的偏差或异常。ML可以通过同时降低物理计量采样率（节省资金和时间），同时为每个单个制造零件提供完整的覆盖范围（验证工艺步骤是否按预期执行）来改变这种动态。     ML可以通过将“虚拟计量”应用于任何工艺步骤（如蚀刻、光刻或CMP）来实现这一点。假设ML算法（或模型）是精心设计和实现的，它可以与工厂车间的工艺设备在线实时运行。利用制造厂MES（制造执行系统）和SPC（统计过程控制）系统已经收集的数据，ML模型可以随时获得计算和预测正在制造的产品的任何计量测量结果所需的所有数据。通过专注于预测各个流程步骤的结果，ML模型不需要也不依赖于复杂的大数据分析基础设施。正确架构的ML模型可以是不可知的，并且可以与工厂内的任何现有环境互补，使它们相对快速且易于实现。以这种方式实施虚拟计量的好处是，由于所有产品都通过虚拟计量进行验证，因此物理计量与100%的工艺步骤质量可视性相结合，大大减少了采样。     此外，由于ML模型预测100%产品的计量结果，因此也可以更快地识别偏差，因为ML模型与工艺步骤在线实时运行。在极少数重大偏移的情况下，快速识别这些偏移而不是等待数小时甚至数天才能检测，可以显著降低成本，避免报废不良晶片以及在偏移检测之前生产的产品上花费的不必要的制造时间和材料。为虚拟计量实施ML模型的最终好处是减少了工程师在监测设备和查找异常根源方面花费的时间和精力。
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